自动站地面温度记录异常的处理

自动站地面温度记录异常的处理 自动站地面温度记录异常的处理 第3卷增刊 2009年8月 沙漠与绿洲气象' D..'.'e'..s...e..r...t'.a...n....d...''O.....a...s...i's...M......e...t...e...o...r...o..l.o....g—y— 自动站地面温度记录异常的处理 秦榕,陈晓燕z,谢新s,侯玲红? (1.新疆气象信息中心,新疆乌鲁木齐830002;2.和静县气象局,新疆和静841300; 3.巴州气象局,新疆库尔勒841000) 摘要:通过质量控制地面(A)文件,发现自动站地面浅(深)层温度记录,在采集数据时存 在各种异常.本文根据实例了各种异常记录出现的原因.结合有关规定和问解答,给出异 常记录的处理方法,同时为有关部门全面了解自动站采集器性能提供帮助. 关键词:地面温度;异常值;记录处理方法 地中温度测定分浅层地温和深层地温两种,浅 层地温包括5cm,10cm,15cm,20cm四支传感器;深 层地温包括40cm,80cm,160cm,320cm四支传感 器,为维护方便通常分别放在专用的套管内.采用铂 电阻传感器进行数据采集,由于温度传感器埋于地 中与土壤进行热交换,不受其他条件影响,同时深度 越深地中温度变化越缓慢,故而测量地中温度相对 比较容易和准确. 自动气象站通常需要使用快速的传感器,观测 时取若干个样本值,经过处理后得出平均值(算术平 均,加权平均,滑动平均)为观测值.地温传感器的时 间常数为20s左右,采样速率为每分钟6次,去掉1 个最大值和1个最小值,对剩余的4个样本值求其 算术平均值为该分钟的观测值,即瞬时值.由于两个 样本之间相差10s,期间气象变量最大变化值采用 剔除最大值和最小值的方法,则有可能把粗大误差 值筛除.若6个样本值均正确,则去掉最大值和最小 值,不会对最终的平均值产生重大影响【lj. 2004年自动站在新疆投入运行以来,某些要素 偶然也会出现6个样本值中有多个粗大误差存在, 从而出现算法误差影响到时值的情况.由于此现象 并非自动仪器故障引起的数据异常,台站往往会忽 略,或者不敢轻易做处理,这样就会影响时值和日极 值的处理,对获取真实有效的气象数据产生一定影 响.在近几年的审核工作中发现:质量控制A文件 时,地面浅(深)层地温出现问题相对较多,倘若出现 作者简介:秦榕(1961一),女,高级工程师,主要从事地面数据质量控 制.E-mail:qinrong1961@ahoocom.en 大面积缺测时数据将无法做出任何弥补,本文针对 浅(深)层地温出现异常记录的情况进行简要分析, 并提出相关处理方法. 1数据审核 目前自治区气象局审核科使用的质量控制软件 为:《省级地面和辐射资料质量控制软件》, ((0SSMO2004地面测报软件》,均可对A文件进行格 式检查和质量控制,当出现异常数据时,疑误信息会 提示数据前后变化超出一定范围.根据新疆实际情 况,一般而言:0,20cm相邻时次的变化值超出 10.0~C,40—320cm相邻时次的变化值超出0.5~C就会 提出异疑,因此需参考当时的天空状况,要素前后的 变化,相关要素的影响,邻近站数据资料等因素,利 用人机交互进行系统分析和判断,确定为异常值应 予以剔除,并注意对极值有无影响. 由图1可知,31Ft14时Ocm地温记录出现跳 变,经与5cm及气温等气象要素记录进行对比,虽 然地表面及贴地层的温度梯度很大,但此13没有出 现异常天气,且仪器未发生故障,因此判定该值前后 变化已远远超出正常值,属异常值范畴,故14时 Ocm地温:1.7?应予以剔除.究其原因可能是数据 采集异常所致. 图2为某站2008年3月25—271340,320cm 深层地温变化迹线,其中图A,B,C,D分别为20cm 与40cm,40cm与80cm,20cm与160cm,20cm与 320cm地温变化迹线.由A,C,D图看出20cm地温 的变化是符合正常规律的,但40,320cm地温却出 现了明显的非线性变化,而图B是40cm与80cm的 91 沙漠与绿洲气象— D——'.e.'.s—e....r—t....a—n...d..O...a..s..i——s'....M'—'..e..—t—.e...o——r—.o..l— —o...g—y— 第3卷增刊 2009年8月 图1某站2008年10月29,31日Ocm,5cm 地温变化迹线 反相关迹线,为不正常迹线,理论分析:地面温度随 深度的增加地中温度变化应很缓慢,不会造成数据 异常.查找原因均为内管进水,由于内管积水,使得 感应器与外界的热交换发生变化,从而导致温度异 常偏低,资料失真,上述两种变化均背离了地中温度 的变化规律. _ iiI11I~ " 11啦强嘲一J-__rrr.'',frrfr.,rff—*::一_.I-1-r;一-: rfl__f-,rfr,rfrrcr.:?.… 黼一{囊嚣l_-Il_:rLl:--一;} 一 糍蓥篷《醴毒舞 一I?删每譬枷l卜瓢r广———: ; … ?日"…j""'j 瓣车???{.fl-甘{ I;}jH..剖臻 Llilii,3i~H|?.I妇—j址?m…r: 誊琵…?I:…?】川;一:;{一-?;{?j;{蚓删:川I i0rrrr『lfr:i椎镬?每一 ::}::::? 图2某站2008年3月25—27日 40,320cm深层地温变化迹线 图3为某站2008年10月4—7日5cm,10cm 地温变化迹线,据台站交代,4日白天地面值班室搬 迁进行传感器线缆切换,由于自动站10cm传感器 线缆脱落且故障未被及时发现,故4日14时后至7 日19时正点数据比实际值偏高,但审核时对lOcm 地温的日变化,深度变化及邻近浅层5cm地温记录 进行对比发现,2日值班室未搬迁前,个别时次记录 已出现异常,只是没有大面积显现而已,而4日04 时一7日23时10cm地温出现大面积异常,应视为 异常记录,其可信度存在疑问. 以上实例从不同角度分别讨论了仪器正常时数 据采集出现异常,仪器客观故障导致记录异常,仪器 本身故障导致记录异常的三种情况,无论何种情况 出现,均需对其进行仔细甄别,认真分析判断,寻找 根源,进行正确处理. 图3桌站2008年10月4—7日 5cm,10cm地温 2不同情况下地面温度记录异常的处理方法及维 护 由于自动站采集的地温数据在1h内迅速刷新, 不保留分钟数据,因此在值班过程中必须随时对实 时数据进行质量监控,以防发生异常,当异常发生 时:?用正点前lOmin或正点后lOmin之内正常值 代替;?进行人工补测(深层地温不建议每小时补 测);?内插求取. 若一天中,连续2h(包括跨日的l9—20时和第 二天20—21时在内),则不能按上述的内插方法处 理;缺测2h或以上时,或记录明显有误,都应记为缺 测,否则按缺测处理. 若某时时极值出现异常,影响到日极值的挑取 时,按《地面气象观测》技术问题解答(第1号) 第4条规定进行处理[21. 对所用仪器应定期进行检查维护,除对地面和 浅层地温记录进行认真监控外,还要保持其安放的 裸地地面疏松,平整,无草,雨后及时耙松板结的地 表土,查看传感器的埋设情况,保持地面温度传感器 一 半埋人土内,一半露出地面,擦拭附在上面的雨露 和杂物;浅层地温安装支架的零标志线要与地面齐 平,注意检查电缆线是否完好【31. 注意检查深层地温套管内是否有积水,如有积 水,应用头部缚有棉花或海绵的长杆插入管内将水 吸干.如果管内经常积水,则应查明原因,视情况进 行修理或更换专用套管【3J. 3小结 (1)当出现仪器正常时数据采集出现漂移,仪器 客观故障导致记录异常,仪器本身故障导致记录异 常这三种情况时,均会造成地温记录异常,此时需对 其进行仔细甄别,认真分析判断,当异常记录的出现 影响到时值和日极值的挑取时,可选用三种处理方 法 第3卷增刊 2009年8月 沙漠与绿洲气象. D......e....s...e.....r...t.....a....n.....d.......O......a....s....i..sM'''e..t''.e.'o'..'.r...o....l..o.....g—y— 自动气象站业务运行中的几点注意事项 邱辉,詹红霞 (伊犁州气象局,新疆伊宁835000) 摘要:随着气象现代化建设的不断推进,自动气象站已成为各级气象台站的主要观 测方 式,但在自动气象站的业务运行时,需要注意参数设置,采集器时钟的校对,自动站 数据文件的 备份,以及自动气象站报文回执检查等事项,处理好了这些注意事项,可以保证自 动气象站业务 的正常运行,提高自动气象站的测报质量. 关键词:自动站;参数设置;对时;备份 随着气象现代化建设的快速发展,伊犁州的自 动气象站建设从2003年开始,到2005年底所属的 10个台站均建成了自动气象站,并投入业务运行, 实现了压,温,湿,风,地温,降水等气象基本要素的 自动采集,处理和存储.从各自动气象站的运行情 况来看,整体运行平稳,良好.但在工作中也存在一 些问题,需要在13常工作中加以重视,本文介绍的几 点注意事项,对我们提高工作质量,保证数据的完整 性,准确性,预防重大差错发生等都有一定的帮助. 1自动气象站运行中的注意事项 1.1正确设置参数 自动气象站的各项参数设置是否正确,对自动 气象站的正常运行十分重要,每个台站在自动气象 作者简介:邱辉(1976一),男,工程师,主要从事地面业务管理工 作.E—mail:snowqhil2003@163.con 站建成后对各项参数都进行了详细的设置,这里只 对平常容易忽略的几项参数设置进行介绍. 1.1.1更改降水量编报参数 由于新疆的特殊原因,冬季自动气象站雨量传 感器【停止使用,夏季启用.在自动气象站雨量传感 器停用的开始,结束日期,要及时更改台站参数中的 "天气中降水量取自的观测仪器"参数[21,因这 涉及到我们发报时的降水量是用人工站的降水量还 是自动气象站的降水量. 1.1.2更改人工观测仪器鉴定证数据 自动气象站实行单轨运行以后,人工站观测仪 器只是作为自动气象站的备份,在自动气象站出现 故障时用人工站观测仪器进行补测,所以必须保证 人工站的各项观测仪器运行正常,并且不得使用超 检仪器.在更换人工站观测仪器以后,要及时更改 自动气象站地面测报软件中的仪器鉴定证参数,否 则会造成系统性错误,影响测报质量. (2)由于地表面及贴地层的温度梯度往往很大, 即使同一块地面(裸地)由于地表不同部位的物理, 化学性能的差别以及平整度和土壤颗粒大小不同, 测出来的温度也会有较大的差别,同时由于地温场 地是不加遮蔽的,使得阳光直射造成辐射误差影响 更大. (3)由于气象要素是时刻变化的,而这种变化又 是复杂而不可能完全重复出现的,因此对数据的质 量检查需慎重,应采取人机交互方法,对相关要素, 周围环境及其他特殊情况进行仔细分析判断,剔除 异常,获取真实有效的气象数据. 参考文献: [1]胡玉峰.自动气象站原理与测量方法lM】jE京:气象出版 社,2004:6. [2]中国气象局临测网络司.地面气象观测规范技术问题解 答(第1号)[M].北京,2005. 【3】中国气象局监测网络司编写组.地面气象观测规范[M】. 北京:气象出版社,2003,11. 93